شماره بازیابی	AG AGMA ۱۴۳
عنوان	بهینه سازی اجاق زیست توده سوز شِبه گازساز (میکروگازیفایر)
عنوان لاتین	Optimization of a semi gasifier biomass cook stove
نویسنده	رسول خانی، محمدرضا - Rasoulkhani, Mohammadreza
استاد راهنما	عباسپور فرد، محمدحسین
استاد مشاور	روحانی، عباس
مقطع تحصیلی	کارشناسی ارشد
سال دفاع از پایان نامه	۱۳۹۵
رشته	مهندسی مکانیزاسیون کشاورزی - بازیافت و مدیریت پسماند
توصیفگر	زیست توده ها
توصیفگر	میکروگازیفایر
توصیفگر	مونوکسید کربن
توصیفگر	انتقال حرارت
توصیفگر	سوخت
توصیفگر	بهینه سازی
چکیده فارسی	در ایران مانند بسیاری از کشورهای دارای منابع غنی انرژی های فسیلی، توسعه ی روش های بهره گیری از انرژی های تجدید پذیر بسیار ضعیف دنبال می شود. از طرف دیگر آمارها نشان می دهد که درصد زیادی از خانوارهای عشایر با توجه به دسترسی به منابع وسیع زیست توده برای انجام فعالیت های پخت وپز خود از زیست توده استفاده می کنند. اما در بین وسایلی که برای پخت وپز خانگی و یا گرمایش مورداستفاده عشایر قرار دارد، وسیله ای با بازده مناسب برای استفاده از زیستتوده وجود ندارد. یکی از جالب ترین گزینه ها برای جایگزینی با روش های کم بازده موجود، استفاده از اجاق های پخت وپز زیست توده سوز موسوم به میکروگازیفایر است. در این پژوهش به منظور بررسی اثر نوع سوخت و اندازه قطعات بر شاخصهای عملکردی و آلایندگی اینگونه اجاق ها، یک دستگاه میکروگازیفایر ساخته شد. به منظور ارزیابی این اجاق از سه نوع سوخت شامل ساقه پنبه، چوب بلال ذرت و پوست گردو، هر کدام 400 گرم و در سه اندازه 5/12، 25 و 50 میلی متر، در دوفاز شروع سرد و نیم جوش، براساس پروتکل ارزیابی آلایندگی و عملکرد از آزمون جوشش آب استفاده شد. خصوصیات توصیفی سوخت های مورد استفاده براساس استاندارد های مربوطه اندازه گیری شد و مورد آنالیز عنصری (CHNSO) نیز قرار گرفت و پس از آن ارزش حرارتی هریک از سوخت ها با استفاده از روش های علمیِ تخمین ارزش حرارتی براساس عناصر تشکیل دهنده محاسبه شد. به منظور بهینه سازی ساختار میکروگازیفایر ساخته شده، یک سیستم کنترل جریان هوا ساخته شد و در مرحله بعد برای کاهش اتلاف انرژی در راستای بهینه سازی، دیواره ی بیرونی میکروگازیفایر عایق بندی شد. ارزیابی مقایسه ای میکروگازیفایر ساخته شده و حالت های بهینه سازی شده با استفاده از 400 گرم پوست پسته انجام شد و نتایج همه آزمون های انجام شده با استفاده از آزمون فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج مرحله اول آزمایشات نشان داد که اندازه و نوع سوخت مورد استفاده تاثیر معنی داری بر شاخص های ارزیابی اجاق های زیست توده سوز داشته است. در بین سوخت های مورد استفاده بیشترین میزان بازده برای پوست گردو و اندازه های 5/12 میلی متر حاصل شد و در شاخص زمان به جوش رسیدن نیز کمترین زمان برای ساقه ذرت به ثبت رسید. همچنین نتایج نشان داد که افزایش چگالی سوخت مورد استفاده با کاهش مصرف سوخت، باعث افزایش بازده حرارتی و افزایش زمان به جوش رسیدن می شود. نتایج بهینه سازی نیز نشان داد که استفاده از سیستم کنترل هوا در ترکیب با عایق بندی باعث افزایش چهار درصدی بازده حرارتی در فاز شروع سرد و بیش از 18 درصد در فاز نیم جوش شده و شاخص نسبت کنترل را تا میزان سه برابر افزایش داده است. همچنین مدت زمان بهره دهی نیز به طور متوسط با مصرف سوخت یکسان (400 گرم) تا 57 درصد افزایش یافت. علاوه براین، نتایج نشان داد که براساس سیستم رتبه دهی ISO IWA، میکروگازیفایر اصلی و حالت بهینه سازی شده با سیستم کنترل هوا و عایق حرارتی، از لحاظ میزان انتشار مونواکسیدکربن، هر دو در یک رتبه قرار می گیرند، همچنین بررسی استاندارد های کیفیت هوا نشان داد که حالت بهینه سازی شده با عایق حرارتی و سیستم کنترل، براساس استاندارد OSHA، در وضعیت ایمن قرار دارد.
چکیده لاتین	In Iran, like the other countries with rich fossil energy resources, improvement of renewable energy utilization methods, has not been taken seriously. On the other hand, statistics show that the majority of nomad families (e.g. in Iran) due to access to widespread biomass resources, using the biomass for the households heating and cooking. However, they have not any suitable device for utilization of biomass energy, and using the inefficient traditional methods such as open fire’s or two-wall stoves. One of the interested methods for replacing this inefficient methods are improved biomass cook stoves. In this study, for investigation of fuel type and particles size on performance and CO emission of biomass stoves, a semi-gasifier biomass cook stove (microgasifier) was made. The microgasfier was evaluated using 400 g samples of three types of agro biofuels including walnut shell, corn cob and cotton stalk with three sizes of 12.5, 25 and 50 mm. The tests were carried in hot start and simmer phase of water boiling test based on the emission and performance test protocol. The fuels characteristics were determined in accordance with general standards, and the elemental analysis was also performed. Afterward, the heating value of fuels was estimated using the scientific models for heating value estimation based on the percent of fuel elements (CHNSO). To optimize the microgasifier, an air flow control system was incorporated and used with three air flow modes (0, 50 and 75 percent of max air flow). In the next step the outer cylinder of microgasifier was insulated with a “ceramic blanket” as a thermal insulator. The performance of the proposed stoves were compared with the simple microgasifier using pistachio peel as biofuel. The results were statistically analysed in full factorial experiments based on completely randomized design. The results showed that the fuel type and particle size, has significant effect on CO emission and the performance indicators of microgasifier stoves. The highest thermal efficiency of microgasifiers was observed for walnut shell (as the fuel type) and 12.5 mm (as the size), and the lowest time to boil was observed for corn cob. Moreover, increasing in the bulk density of fuels, with decreasing fuel consumption, increases the thermal efficiency and increases the time to boil. The conjugate use of air flow control system and insulation increased the thermal efficiency of microgasifier and the “turn down ratio” has tripled. In addition, the highest duration was observed for the stove with insulation and maximum air flow limitation. The stoves were compared based on the tier ratings for indoor CO emission using the ISO international workshop agreement. The results showed that the simple microgasifier and the optimized stove (insulated with air flow control system) were ranged in tier “two” and based on EPA air quality index, both stoves have “unhealthy” level.
لیست فایلها:	چکیده فارسی فهرست مطالب فهرست اشکال فهرست جداول پیشنهادات فهرست منابع و ماخذ چکیده انگلیسی صفحه عنوان انگلیسی